第八章 防雷、接地与电气安全
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• 避雷针制作的技术要求 镀锌圆钢（针长1m以下时直径不小于12mm、针长
1～2m时直径不小于16mm）或镀锌钢管（针长1m以下 时内径不小于20mm、针长1～2m时内径不小于25mm） 制成。
• 滚球法确定接闪器的保护范围 ✓ 滚球半径 所谓滚球半径就是接闪器能够防护直击雷的空间范围。
表8-1 按建筑物防雷类别确定滚球半径和避雷网格尺寸 GB 50057-94（2000年版）
到幅值这一时间段内的 电流增长速率。
I / kA
t /μs 图8-4 雷电流的波形
年平均雷暴日数
凡有雷电活动的日子，包括看到雷闪和听见雷声，都
称为雷暴日。
全国部分城市雷暴日数（GB 50343-2004）
序号
地名
雷暴日数 （d/a）
序号
地名
雷暴日数 （d/a）
1
北京
36.3
8
昆明
63.4
2
太原
34.5
感应雷的形成原理
图8-2 架空线路上的感应过电压 a) 雷云在线路上方时 b) 雷云对地或对其他
雷云放电后
图8-3 开口金属环上的电磁感应 过电压
3、雷电的有关名词概念
雷电流的幅值和陡度
• 雷电流的幅值 雷电流在一定时间段
内（1~4μs）所达到的 最大值。
• 雷电流的陡度 雷电流从起始值增加
雷电电磁脉冲（浪涌电压）
雷电磁脉冲是雷电直接击在建筑物的防雷装置上或击 在建筑物附近所引起的一种电磁感应效应。
建筑物等效面积Ae的计算 • 当建筑物的高度H小于100m时，计算公式为：
D H(200 H)
D：为建筑物每边的扩大宽度（m）；
L、W、H：分别为建筑物的长、宽、
高（m）；
Ae [LW 2(L W) H(200 H) H(200 H)]106
内部过电压一般不会超过系统正常运行 时相对地（即单相）额定电压的3~4倍。
雷电过电压 • 直接雷击过电压（又称为直击雷）
• 间接雷击过电压（又称为感应雷或雷电感应）
• 高电位侵入（又称为雷电波侵入）
2、雷电的形成原理 直击雷的形成原理
图8-1 雷云对大地放电（直击雷）示意图 a) 负雷云出现在大地建筑物上方时 b) 负雷云对建筑物顶部尖端放电时
的避雷保护。
• 避雷线的技术要求
避雷线一般采用截面不小于35mm2 的镀锌钢绞线，架 设在架空线路的上方，以保护架空线路或其他物体（包括 建筑物）免遭直接雷击。由于避雷线既是架空，又要接地， 因此又称为架空地线。
• 单根避雷线的保护范围
✓ 当避雷线高度h≥2hr 时，无保护范围。 ✓ 当避雷线高度2hr＞h＞hr 时，如下图a：
h0 2hr h
bx h(2hr h) hx (2hr hx )
✓ 当避雷线高度h＜hr 时，如下图b：
当2hr＞h＞hr时
当h＜hr时
避雷网（带）
• 避雷网（带）的作用 避雷网（带）主要用来保护建筑
物特别是高层建筑物，使之免遭直接 雷击和雷电感应。
• 避雷网（带）的制作技术要求 避雷网（带）宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆
出扩大宽度，其等效面积 Ae 应按每点最大扩大宽度外
端的连接线所包围的面积计算。
二、防雷设备
防雷设备包含：接闪器、引下线、接地装置、避雷器等。 1、接闪器
接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。 接闪器有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网四种。
避雷针 • 避雷针的作用 避雷针的作用实质上就是引雷，也可称为引雷针。
N 0.024KTd1.3 Ae
N：为年预计雷击次数；
Td：为年平均雷暴日数； Ae：为与建筑物截收雷击次数相同的等效面积（km2）； K：为校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数 值：位于旷野的孤立建筑物取2，金属屋面的砖木结构建筑物 取1.7，位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、 地下水露头地、土山顶部、山谷风口等处的建筑物以及特别 潮湿的建筑物，取1.5。
第八章 防雷、接地与电气安全
8.1 过电压与防雷 8.2 电气装置的接地及有关保护 8.3 电气安全与触电急救
8.1 过电压与防雷
一、过电压及雷电的有关概念
1、过电压的形式
过电压是指在电气线路上或电气设备上出现的超过 正常工作电压的对绝缘很有危害的异常电压。
内部过电压 • 操作过电压 • 谐振过电压
9
上海
28.4
3
沈阳
26.9 10 南京
32.6
4
兰州
23.6 11 徐州
Biblioteka Baidu
29.4
5 乌鲁木齐
9.3
12 常州
35.7
6
成都
34.0 13 苏州
28.1
7
广州
76.1 14 南通
35.6
注：GB 50343-2004. 建筑物电子信息系统防雷技术规范
年预计雷击次数
年预计雷击次数是表征建筑物可能遭受雷击的一个频 率参数。计算公式为：
解：已知：hr=60m，h=30+2=32m， hx=6m.
rx 32(26032) 6(260 6)
26.9m
水泵房顶部最远一角距离避雷针 的水平距离为：
r (12 6)2 52 18.7m
图8-6 例8-1所示避雷针的保护范围
避雷线
• 避雷线的作用 避雷线同样是起引雷作用。主要应用于室外架空线路
建筑物防雷类别 滚球半径hr（m） 避雷网格尺寸（m）
第1类防雷建筑物
30
≤5x5或≤6x4
第2类防雷建筑物
45
≤10x10或≤12x8
第3类防雷建筑物
60
≤20x20或≤24x16
✓ 单支避雷针的保护范围
（1）当避雷针高度h≤hr时
① 避雷针在被保护物高度 hx的平面上的保护半径
rx h(2hr h) hx (2hr hx )
L H(200 H)
W H(200 H)
W L
H (200 H ) / 4
建筑物的等 效面积
• 当建筑物的高度H等于或大于100m时，其每边的 扩大宽度应按等于建筑物的高H 计算；建筑物的等 效面积应按下式确定：
Ae [LW 2H (L W ) H 2 ]10 6
• 当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算
② 避雷针在地面上的保护 半径
r0 h(2hr h)
（2）当避雷针高度h＞hr时 在避雷针上取高度 hr的一点代 替单支避雷针的针尖作圆心， 其余的作法同单支避雷针。
图8-5 单支避雷针的保护范围
例：某厂一座高30m的水塔（属第三类防雷建筑物）旁边， 建有一水泵房尺寸如图8-6所示。水塔上安装有一支高2m 的避雷针。试问此避雷针能否保护这一水泵房。
1～2m时直径不小于16mm）或镀锌钢管（针长1m以下 时内径不小于20mm、针长1～2m时内径不小于25mm） 制成。
• 滚球法确定接闪器的保护范围 ✓ 滚球半径 所谓滚球半径就是接闪器能够防护直击雷的空间范围。
表8-1 按建筑物防雷类别确定滚球半径和避雷网格尺寸 GB 50057-94（2000年版）
到幅值这一时间段内的 电流增长速率。
I / kA
t /μs 图8-4 雷电流的波形
年平均雷暴日数
凡有雷电活动的日子，包括看到雷闪和听见雷声，都
称为雷暴日。
全国部分城市雷暴日数（GB 50343-2004）
序号
地名
雷暴日数 （d/a）
序号
地名
雷暴日数 （d/a）
1
北京
36.3
8
昆明
63.4
2
太原
34.5
感应雷的形成原理
图8-2 架空线路上的感应过电压 a) 雷云在线路上方时 b) 雷云对地或对其他
雷云放电后
图8-3 开口金属环上的电磁感应 过电压
3、雷电的有关名词概念
雷电流的幅值和陡度
• 雷电流的幅值 雷电流在一定时间段
内（1~4μs）所达到的 最大值。
• 雷电流的陡度 雷电流从起始值增加
雷电电磁脉冲（浪涌电压）
雷电磁脉冲是雷电直接击在建筑物的防雷装置上或击 在建筑物附近所引起的一种电磁感应效应。
建筑物等效面积Ae的计算 • 当建筑物的高度H小于100m时，计算公式为：
D H(200 H)
D：为建筑物每边的扩大宽度（m）；
L、W、H：分别为建筑物的长、宽、
高（m）；
Ae [LW 2(L W) H(200 H) H(200 H)]106
内部过电压一般不会超过系统正常运行 时相对地（即单相）额定电压的3~4倍。
雷电过电压 • 直接雷击过电压（又称为直击雷）
• 间接雷击过电压（又称为感应雷或雷电感应）
• 高电位侵入（又称为雷电波侵入）
2、雷电的形成原理 直击雷的形成原理
图8-1 雷云对大地放电（直击雷）示意图 a) 负雷云出现在大地建筑物上方时 b) 负雷云对建筑物顶部尖端放电时
的避雷保护。
• 避雷线的技术要求
避雷线一般采用截面不小于35mm2 的镀锌钢绞线，架 设在架空线路的上方，以保护架空线路或其他物体（包括 建筑物）免遭直接雷击。由于避雷线既是架空，又要接地， 因此又称为架空地线。
• 单根避雷线的保护范围
✓ 当避雷线高度h≥2hr 时，无保护范围。 ✓ 当避雷线高度2hr＞h＞hr 时，如下图a：
h0 2hr h
bx h(2hr h) hx (2hr hx )
✓ 当避雷线高度h＜hr 时，如下图b：
当2hr＞h＞hr时
当h＜hr时
避雷网（带）
• 避雷网（带）的作用 避雷网（带）主要用来保护建筑
物特别是高层建筑物，使之免遭直接 雷击和雷电感应。
• 避雷网（带）的制作技术要求 避雷网（带）宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆
出扩大宽度，其等效面积 Ae 应按每点最大扩大宽度外
端的连接线所包围的面积计算。
二、防雷设备
防雷设备包含：接闪器、引下线、接地装置、避雷器等。 1、接闪器
接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。 接闪器有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网四种。
避雷针 • 避雷针的作用 避雷针的作用实质上就是引雷，也可称为引雷针。
N 0.024KTd1.3 Ae
N：为年预计雷击次数；
Td：为年平均雷暴日数； Ae：为与建筑物截收雷击次数相同的等效面积（km2）； K：为校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数 值：位于旷野的孤立建筑物取2，金属屋面的砖木结构建筑物 取1.7，位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、 地下水露头地、土山顶部、山谷风口等处的建筑物以及特别 潮湿的建筑物，取1.5。
第八章 防雷、接地与电气安全
8.1 过电压与防雷 8.2 电气装置的接地及有关保护 8.3 电气安全与触电急救
8.1 过电压与防雷
一、过电压及雷电的有关概念
1、过电压的形式
过电压是指在电气线路上或电气设备上出现的超过 正常工作电压的对绝缘很有危害的异常电压。
内部过电压 • 操作过电压 • 谐振过电压
9
上海
28.4
3
沈阳
26.9 10 南京
32.6
4
兰州
23.6 11 徐州
Biblioteka Baidu
29.4
5 乌鲁木齐
9.3
12 常州
35.7
6
成都
34.0 13 苏州
28.1
7
广州
76.1 14 南通
35.6
注：GB 50343-2004. 建筑物电子信息系统防雷技术规范
年预计雷击次数
年预计雷击次数是表征建筑物可能遭受雷击的一个频 率参数。计算公式为：
解：已知：hr=60m，h=30+2=32m， hx=6m.
rx 32(26032) 6(260 6)
26.9m
水泵房顶部最远一角距离避雷针 的水平距离为：
r (12 6)2 52 18.7m
图8-6 例8-1所示避雷针的保护范围
避雷线
• 避雷线的作用 避雷线同样是起引雷作用。主要应用于室外架空线路
建筑物防雷类别 滚球半径hr（m） 避雷网格尺寸（m）
第1类防雷建筑物
30
≤5x5或≤6x4
第2类防雷建筑物
45
≤10x10或≤12x8
第3类防雷建筑物
60
≤20x20或≤24x16
✓ 单支避雷针的保护范围
（1）当避雷针高度h≤hr时
① 避雷针在被保护物高度 hx的平面上的保护半径
rx h(2hr h) hx (2hr hx )
L H(200 H)
W H(200 H)
W L
H (200 H ) / 4
建筑物的等 效面积
• 当建筑物的高度H等于或大于100m时，其每边的 扩大宽度应按等于建筑物的高H 计算；建筑物的等 效面积应按下式确定：
Ae [LW 2H (L W ) H 2 ]10 6
• 当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算
② 避雷针在地面上的保护 半径
r0 h(2hr h)
（2）当避雷针高度h＞hr时 在避雷针上取高度 hr的一点代 替单支避雷针的针尖作圆心， 其余的作法同单支避雷针。
图8-5 单支避雷针的保护范围
例：某厂一座高30m的水塔（属第三类防雷建筑物）旁边， 建有一水泵房尺寸如图8-6所示。水塔上安装有一支高2m 的避雷针。试问此避雷针能否保护这一水泵房。